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类器官在培养和开发中的问题挑战和解决方案

随着干细胞技术的发展和广泛应用,促进了类器官的快速发展。类器官(Organoids)指利用成体干细胞或多能干细胞进行体外三维(3D)培养而形成的具有一定空间结构的组织类似物。


类器官在各大研究领域显示出强大的潜力,包括再生医学、精准医疗以及药物毒性和药效试验、细胞疗法、器官移植等方面。


日本、欧美等国家在类器官的研究方面较为领先。国内近年来类器官的发展也在逐渐加速,各种究中已经展开了大量的工作国内众多企业正在积极布局类器官领域,与此同时,国家也陆续出台了相关扶持政


国家政府扶持,助力类器官进一步发展


2020年年初,国家陆续出台各项政策、拨款助推“干细胞及转化研究”,全国各地方也纷纷落实干细胞的发展措施。而类器官作为干细胞技术的一个重要分支,也得到了重点关注,在这些有利政策下,得到了快速发展。


2020年3月科技部出台了《“干细胞及转化研究”试点专项2020年项目申报指南》,紧接着在3月31日发布《科技部关于发布国家重点研发计划“干细胞及转化研究”等重点专项2020年度项目申报指南的通知》,国拨经费总额达到2.04亿。

 


2020年8月,国家药品监督管理局药品审评中心(CDE)发布《人源性干细胞及其衍生细胞治疗产品临床试验技术指导原则(征求意见稿)》,以期为药品研发注册申请人及开展药物临床试验的研究者提供更具针对性的建议和指南。



2020年9月份,科技部以及其他部门在《关于推动我国细胞产业高质量发展的提案》的答复函中明确将根据干细胞临床研究项目实施进展情况,基于临床研究结果,前瞻性研究提出临床应用转化的有关政策建议。同时积极落实临床研究项目备案绿色通道制度,强化对干细胞临床研究机构开展干细胞联创研究项目库辅导和指导,共同推进细胞产业发展。 




类器官技术重大突破

2013年,Takanori Takebe博士团队培养出首个利用iPSC制成的类器官“迷你肝脏”,不足的是,尽管他们能够建造并将其移植到患者体内,但该器官无法充分发挥功能,也无法长时间工作。


2019年10月,Takanori Takebe博士团队成功利用iPSC同时培育出了三种互相连接的类器官,包括肝脏、胰腺和胆管,这是首次利用iPSC成功培养多种器官的研究,研究发表在2019年的Nature杂志上。


2020年6月,匹兹堡大学医学院的研究人员利用人类皮肤细胞诱导成iPSC创建了功能完备的微型肝脏,移植到大鼠中存活了四天。该肝脏类器官就像正常肝脏一样,会分泌胆汁酸和尿素。在自然环境中肝脏成熟需要长达两年的时间,但研究者在不到一个月的时间内做到了。




类器官前景与挑战


作为一种新兴的技术,类器官仍然存在一定的挑战。例如目前类器官体系存在的可重复性问题、不完善的细胞类型以及普遍缺乏成熟度的问题,都会限制其在研究细胞类型特异性相关的正常或疾病过程中的总体效应。


其次,类器官的组织结构和功能有待提高。类器官研究面临的另一个挑战是如何使细胞组织成足以支持各细胞类型之间功能相互作用的空间型态。类器官的生长能力有限,当其超过一定大小时,很多细胞组织仍然是不成熟的。


此外,如何利用iPSC平台快速获得各细胞类型及类器官,并保持其良好的功能性,也将是该领域进一步快速发展需要思考的方向。

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